本发明公开一种高瞬态高温等离子体测温系统，包括光学系统、高速相机、光谱仪和数据处理系统；所述光学系统的测温端设置石英镜片，另一端设置45度角的分光片，所述分光片的镜面分别对应第一高速相机和第二高速相机；所述第一高速相机和第二高速相机前分别设置第一窄带滤波片和第二窄带滤波片；所述第一高速相机、第二高速相机和光谱仪通过数据线与数据处理系统相连；光谱仪前端连接了玻璃光纤。本发明能够迭代求解等离子体的发射率，并准确的测量等离子体的高瞬态温度，将测温的精度提高了10%以上。